Wofür wird das Start-Stopp-System verwendet?

Um den Kraftstoffverbrauch und die schädlichen Emissionen in die Atmosphäre zu reduzieren, bieten die Automobilhersteller ständig innovative Technologien an, die den Betrieb des Motors und der zugehörigen Einheiten optimieren. Eine der erfolgreichsten technologischen Innovationen ist das Start-Stopp-System, das den Motor während kurzer Stopps abschaltet, beispielsweise in Staus oder vor Ampeln. In unserem Artikel geht es um seine Funktionsweise, sowie die Vorteile und Nachteile.

Die Geschichte dieser Technologie

Die ersten Versuche, ein System zu schaffen, das den Betrieb des Motors steuern und verhindern kann, dass er im Leerlauf läuft, wurden in den 70er Jahren von Toyota gemacht. Die Toyota Crown Limousine war mit einem Gerät ausgestattet, das das Aggregat nach 1,5 Sekunden im Leerlauf abstellen konnte.

Später, in der ersten Hälfte der achtziger Jahre, wurden ähnliche Technologien in den Modellen Audi 100 und Volkswagen Santana implementiert. Der Motor musste per Knopfdruck manuell angehalten und gestartet werden. Für die Fiat Regatta ES wurde dieselbe Innovation vorgeschlagen, aber um den Motor erneut zu starten, musste das Gaspedal betätigt werden. Nach einer gewissen Zeit kamen OPEL Ascona, Volkswagen Lupo und Audi A2 hinzu.

Derzeit rüsten die meisten bekannten Marken ihre Autos mit dem Start-Stop-System aus. Unter ihnen sind Peugeot, Citroën, sowie Smart, Volvo, Land Rover, wie auch Volkswagen, SEAT, Nissan, Fiat, sowie Bentley, BMW, Ford, Chevrolet, wie auch Hyundai, Honda, Jaguar, Kia, sowie Mazda, Toyota und andere.

Arbeitsweise und Typen

Jeder Autohersteller bietet eine eigene Methode zum automatischen Anhalten und Neustarten an. Die bekanntesten sind die Technologien, die von folgenden Unternehmen entwickelt wurden:

• Bosch. Dieses System wurde Stop & Start genannt. Dies ist das einfachste und zuverlässigste. Dadurch können die Schadstoffgehalte in der Abgaszusammensetzung um 8% und der Kraftstoffverbrauch um 15% reduziert werden. Sie finden das System in Audi, BMW, Volkswagen, Fiat und auch in Fahrzeugen anderer Marken. Es erfordert zudem einen leistungsfähigeren Starter, der mehreren Motorstarts widerstehen kann. Das System wird von der elektronischen Einheit des Motors gesteuert. Die Bedienung basiert auf den Messwerten der folgenden sensorischen Elemente: Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, Kupplungspedal- und Bremspedalstellung Sensoren, Kurbelwellendrehzahlsensor, Batterielade Sensor und andere.

Beim Erkennen, dass das Fahrzeug angehalten hat, unterbricht das System automatisch den Motor. Wenn bei Fahrzeugen mit Schaltgetriebe das Kupplungspedal gedrückt wird oder bei Fahrzeugen mit Automatikgetriebe das Bremspedal losgelassen wird, startet der Motor. In späteren Generationen des Systems kann zur besseren Sparsamkeit des Kraftstoffes der Motor auch während der Fahrt deaktiviert werden, jedoch nur, wenn die UCE-Motorsteuereinheit den entsprechenden Befehl erteilt, nachdem sie die Geschwindigkeit des Autos geschätzt hat, und ermittelt, wenn ein Manöver stattfindet, wenn die Straße geneigt ist usw.

• Kia Motors. Das System wird als ISG (Idle Stop & Go) bezeichnet. Es ist nach dem gleichen Prinzip aufgebaut wie das Stop & Start-System von Bosch. Neben dem Abstellen und Starten des Motors steuert es auch die Lichtmaschine. Während der Beschleunigung trennt das System den Motor und überträgt die gesamte Last auf die Batterie. Beim Bremsen wird die Lichtmaschine wieder aktiviert und lädt die Batterie auf diese Weise auf. Dies führt zu erheblichen Kraftstoffeinsparungen von rund 6% im kombinierten Zyklus und bis zu 15% im städtischen Zyklus.
• Valeo. Es heißt STARS (Reversible Starter Alternator System). Das System wird in Citroën, Mercedes-Benz und anderen Autos eingesetzt. Dadurch kann der Kraftstoffverbrauch um bis zu 10% reduziert werden. Es hat eine eigene Steuereinheit. Das System verwendet einen reversiblen Generator, der die Funktionen des Starters und des Generators kombiniert. Dank des speziellen Antriebsriemens und eines dafür ausgelegten Spanners kann das Gerät bei Bedarf die Kraft in jede der beiden Richtungen übertragen: Entweder Starten des Netzteils oder Laden des Akkus. Der Hauptvorteil dieses Ansatzes ist die hohe Ansprechgeschwindigkeit: Das Starten des Motors dauert halb so lange wie bei einem herkömmlichen Anlasser. Außerdem wird die Bremsenergie hier auch effektiv genutzt.
• Mazda. Es heißt SISS (Smart Idle Stop System) oder i-Stop. Kompatibel ist es nur mit Automatikgetriebe und Benzinmotoren mit Direkteinspritzung. Es bietet eine Kraftstoffeinsparung von bis zu 9%. Der wiederholte Start des Motors beruht auf der erzwungenen Kraftstoffeinspritzung in die Zylinder und der Zündung des Kraftstoff-Luft-Gemisches. Dazu werden die Kolben für einen schnellen Neustart beim Bremsen in die günstigste Position gebracht. Der Anlasser wird nur als Hilfsstromquelle verwendet.

Nachteile und Vorteile

Verkehrsstaus sind eines der Hauptprobleme moderner Großstädte. Nach der jüngsten Bewertung des US-amerikanischen Unternehmens INRIX Roadway Analytics verbrachten die Moskauer Bewohner im Jahr 2017 91 Stunden im Stau, sowie London 73 Stunden, Paris 65 Stunden, sowie Istanbul 59 Stunden, sowie Zürich 54 Stunden, und München 49 Stunden, Oslo 47 Stunden. Und dies nur für 240 Arbeitstage, ohne Wochenenden. Der Verkehr im Stau erhöht den Kraftstoffverbrauch erheblich und je mehr Kraftstoff verbrannt wird, desto mehr Schadstoffe werden in die Atmosphäre freigesetzt.

Die Lösung dieser Probleme ist die Hauptaufgabe des Start-Stopp Systems. Durch das Stoppen des Motors, wenn kein Betrieb erforderlich ist, trägt das System zu einem erheblichen Kraftstoffverbrauch bei.

Es gibt auch einen weiteren unbestreitbaren Vorteil. Die Minimierung der Stundenzahl im Leerlauf und die zusätzliche Belastung des Motors bei niedrigen Drehzahlen trägt zur optimalen Leistung des Katalysators bei, wodurch die Lebensdauer erhöht wird und die Bildung von Kohlenstoffablagerungen in den Zündkerzen verhindert wird. Bei Dieselmotoren verlangsamt sich die Bildung von Ablagerungen im AGR-Ventil, wodurch der Verbrauch an Harnstoff reduziert wird, was zu einer effizienteren Regeneration des Dieselpartikelfilters beiträgt.

Ein Start-Stopp-System hat jedoch auch Nachteile. Es erfordert eine leistungsfähigere Ausrüstung, insbesondere einen Starter und eine Batterie. Diese Einheiten sind doppelt so teuer wie herkömmliche Einheiten. Mit dem wiederholten Start erhöht sich außerdem die Belastung der Kurbelwellenlager. Gerhard Arnold, er ist der Chef einer der Federal Mogul-Abteilungen, welche von der britischen Zeitschrift namens Autocar interviewt wurde, sagte hier, dass ein herkömmlicher Motor immer problemlos über 50.000 Starts und auch Stopps standhalten würde. Mit dem Start-Stop-System kann allerdings die Anzahl der Zyklen jedoch leicht 500.000 Zyklen überschreiten. Daher verbrauchen jene Standardlager nach den 100.000 Starts viel.

Auch störender Faktor kann hier der verzögerte Start sein. Obwohl das eher unbedeutend sein mag (bei Systemen mit einem verstärkten Anlasser sind es 0,8 Sekunden, bei umkehrbarer Lichtmaschine hingegen nur 0,4 Sekunden, sowie bei der Einspritzverstellung bis zu 0,35 Sekunden), geht es dennoch vielen Fahrern sehr auf die Nerven.

Außerdem ist der Systembetrieb nur möglich, wenn bestimmte Bedingungen erfüllt sind.

10 notwendige Bedingungen für einen korrekten Betrieb des Start-Stopp-Systems

1. Die Motorhaube und die Fahrertür sind geschlossen.
2. Der Fahrer trägt den Sicherheitsgurt.
3. Die Geschwindigkeit des Autos beträgt mindestens 4 km / h.
4. Der Motor ist warm genug.
5. Die Motorumdrehungen überschreiten nicht die Nennwerte.
6. Der Entfroster für die Fenster ist ausgeschaltet.
7. Die Temperatur in der Kabine unterscheidet sich nicht mehr als 8 Grad von der eingestellten Temperatur. Dies ist besonders in der kalten Jahreszeit sehr von Belang.
8. Die Batterieladung liegt nicht unter den vom System angegebenen Parametern. Für ISG sind dies beispielsweise 75%.
9. Der Generator läuft intakt.
10. Der Winkel des Lenkrades ist hier nicht von Belang.

Fazit

Die Bemühungen vieler Unternehmen zielen heutzutage darauf ab, das Start-Stop-System zu verbessern. Beispielsweise hat das britische Unternehmen Millers Oils bereits Motorenöle auf den Weltmarkt gebracht, die die Reibung der Teile des Motors um 50%, sowie den Verschleiß reduzieren. Nach Angaben des technischen Direktors des Unternehmens, Martyn Mann, sollten diese und ähnliche Produkte zur aktiven Förderung der Start-Stop-Technologien beitragen. Andere Unternehmen arbeiten zudem an stärkeren Lagern. Ingenieure von Bosch, sowie Valeo, wie auch Denso und vieler anderer Automobilhersteller arbeiten zudem daran, die Startzeit des Motors noch zu reduzieren.

Aber trotz der Tatsache, dass es hier noch immer kleine Mängel gibt, und die Sparsamkeit angesichts der relativ hohen Kosten der Ausrüstung auch eher unbedeutend zu sein scheint, so wird diese Technologie dennoch eine große Zukunft haben, so Experten. Denn die Vorteile, die jenes System für die Umwelt mit sich bringt, sind unbestritten.